广西国有钦廉林场乌家分场2009—2019年森林景观格局变化

陈卫国，陈 恋，卢 凯，苏 强，庞海恩，余玉珠

（广西壮族自治区国有钦廉林场 广西钦州 535000）

景观生态学是研究一个大的区域内，由许多不同生态系统所组成的整体（即景观）的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。景观生态学源于欧洲，20 世纪90年代，中国景观生态学进入应用研究阶段[1]。景观生态学研究方法较多。全志杰等[2]运用GIS 和RS 对子午岭1986 — 1994年的森林景观格局动态进行研究；孙拥康等[3]基于GIS 技术对长岭岗林场森林景观格局特征进行研究；和晓风等[4]通过数字高程模型（DEM）与森林资源调查数据，分析芦头林场森林景观格局随地形变化特征；孙飞等[5]利用森林资源管理一张图，分析2019年常州市武进区森林景观格局；杨金明等[6]利用3S技术，借助景观空间格局指标定量分析1991—2016年诸城市城镇森林景观格局及其动态变化；童媛等[7]利用RS 和GIS 技术分析恩施州森林景观格局；薛春燕[8]基于森林资源调查数据分析上海城市森林景观格局。当前，地理信息技术（GIS）、遥感技术（RS）应用比较广泛，可利用其进行建模或定量分析。森林景观是以森林生态系统为主体所构成的景观，是景观生态学研究的重点和热点[9]，其目的在于通过对森林景观结构、功能、动态变化及相互影响进行研究，运用调控手段进行科学规划，对景观实施生态保护、恢复、建设和管理[5]。景观格局是指景观空间结构特征，包括景观组成单元的类型、大小、形状和空间分布配置[3]。森林景观是自然界中客观存在的一个实体[9]，因不同的地理、气候、立地和社会经济条件，形成了复杂多样的森林景观。国有林场经营的主体是林地，植被的变化会直接反映林场森林景观类型，因此，研究国有林场森林景观格局动态十分必要。

本研究以广西国有钦廉林场乌家分场为研究对象，基于2009 和2019年森林资源二类调查资料，分析乌家分场两个时期森林景观格局的变化，可为林场森林经营方案编制中的优化森林景观方案提出指导性建议。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

广西国有钦廉林场乌家分场（109°04′～109°44′E，21°77′～21°82′N）位于广西南部沿海地带，属亚热带海洋性季风气候，日照较强，热量充足，雨量充沛，夏热冬暖，无霜期长。年均气温23.7 ℃，年均降水量1 688 mm，年均日照时长1 920 h。辖区内有8 个工区32 个林班，其中丹竹江工区、新工区和乌家工区位于G325 国道旁边，林地平缓，海拔5 m 左右。林地以乔木林为主，分为商品林和公益林；商品林以速生桉为主，幼龄、中幼林居多，平均树高10 m 以上；公益林以松树类及一般阔叶树为主，平均树高5 ～11.5 m。由于靠近沿海，每年夏秋季出现台风频率高，经营的林木容易遭受台风影响。

1.2 研究方法

1.2.1 材料来源

以广西国有钦廉林场2009 和2019年两个时期的森林资源二类调查资料为研究材料。2009 和2019年的森林资源二类调查资料主要包括矢量林相图（Shape 面图层）、小班属性数据库、地形图及研究区相关统计资料等。

1.2.2 森林景观类型划分

森林景观类型是分析和研究森林景观的重要技术指标[10]。根据2009年森林规划设计调查、广西区2019年森林督查暨森林资源管理“一张图”年度更新操作细则及GB/T 21010—2017[11]，结合研究区经营实际，将乌家分场森林景观划分为10 大类，分别是有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、无立木林地、宜林地、荒山、苗圃地、辅助生产林地和非林地。在ArcGIS 10.6 软件支持下，以Shape 面图层和小班属性数据库作为基础数据，按照10大类进行划分和绘制图层，获取相关小班属性数据（图1 ～2）。分析过程中如有异议，通过走访核实。

图1 2009年乌家分场景观类型分布图Fig.1 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2009

图1 乌家分场2009和2019年森林景观水平异质性指数统计Fig.1 Statistics of forest landscape level heterogeneity indexes of Wujia branch farm in 2009 and 2019

1.2.3 景观指数选取

景观指数是反映景观格局的定量指标，可分析景观格局变化过程[12]，主要从斑块尺度、景观类型尺度和景观尺度3 个方面对景观格局进行描述，反应景观特征和变化趋势[13]。结合乌家分场森林景观类型实际情况，选取10个具有代表性的景观指数分析景观格局变化，分别为斑块面积（CA，hm2）、斑块数（NP，个）、斑块面积百分比（PLAND，%）、平均斑块面积（MPS，hm2/个）、景观斑块密度（PDi，个/100 hm2）、景观破碎度（C）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）、景观优势度指数（SLDI）和动态度（K，%）。景观指数计算方法[14-15]如下：

图2 2019年乌家分场景观类型分布图Fig.2 Landscape type distribution map of Wujia branch farm in 2019

式中，i表示斑块类型（i= 1,2……m）；j表示斑块数目（j=1,2……n）；aij为斑块ij的面积。

式中，ni为某一类型景观斑块的数量。

式中，A为景观总面积。

式中，Pi为景观中某一景观类型在整个景观水平中的面积比；m为景观中景观类型的个数。

式中，Aa、Ab分别为某一景观类型期初和期末的面积；T为研究间隔时间。

2 结果与分析

2.1 乌家分场森林景观斑块面积变化

乌家分场的主导景观类型为有林地，2009 和2019年占比分别为59.63%和48.99%；其次为无立木林地和辅助生产地，2009 和2019年占比分别为19.96%和9.59%及12.96%和15.42%；2009年，占比较少的景观类型是疏林地、未成林地、宜林地、苗圃地和非林地；2019年，占比较少的景观类型是荒山、苗圃地和疏林地（表1）。2009—2019年，景观类型减少1个，为疏林地；有林地、无立木林地、荒山和苗圃地占比分别减少10.64%、7.00%、1.04%和0.43%；灌木林地、未成林地、宜林地、辅助生产地和非林地占比分别增加1.70%、5.90%、2.72%、5.83%和3.19%，未成林地和辅助生产地景观类型面积增长较快，景观格局发生一定变化。2019年乌家分场森林景观斑块数比2009年高出19.47%，有林地、灌木林地、未成林地、无立木林地、宜林地、苗圃地和非林地景观类型斑块数均增加，说明景观破碎化趋势加剧；荒山和辅助生产用地的斑块数减少。

2.2 乌家分场森林景观破碎度分析

有林地、无立木林地和苗圃的平均斑块面积减少，其他景观类型的平均斑块面积增加（表1）。斑块密度可反映景观破碎化程度，与景观破碎化程度呈正比。2009和2019年，荒山和辅助生产林地的斑块密度减小，说明破碎化程度有所减弱；其他景观类型的斑块密度均增大。总平均斑块面积减少0.346 2 hm2，景观破碎度增加0.122 6，说明景观出现破碎（表2）。

表1 乌家分场2009和2019年森林景观斑块特征指数Tab.1 Patch characteristic indexes of forest landscapes in Wujia branch farm in 2009 and 2019

续表1 Continued

表2 乌家分场2009 和2019年总平均斑块面积和景观破碎度变化Tab.2 Total MPS and C of Wujia branch farm in 2009 and 2019

2.3 乌家分场森林景观水平异质性指数分析

2009年的香农多样性指数和香农均匀度指数均比2019年小，分别减少0.345 5 和0.130 3；2009年的景观优势度指数比2019年大，增加0.691 1，说明各景观类型在景观中的比重发生变化，各景观类型面积比重趋向均衡性变化（图3）。

2.4 景观动态度分析

2019年的森林景观斑块面积比2009年减少78.54 hm2，10年间动态度为0.27%；2009—2019年，有林地、无立木林地、荒山和苗圃地的斑块面积减少，其他景观类型的斑块面积增加。宜林地面积猛增，动态度为230.61%；其次为未成林地，动态度为170.93%；有林地、无立木林地、荒山和苗圃地呈减少趋势。

3 讨论与结论

2009 — 2019年，森林景观类型中有林地斑块面积百分比均最大，说明研究区域占主导作用的景观类型没有发生太大变化，其他景观类型仅作为补充，分散镶嵌于景观之中。景观类型减少1个（疏林地），有林地、无立木林地、荒山和苗圃地斑块面积百分比均减少，有林地、灌木林地、未成林地、无立木林地、宜林地、苗圃地和非林地斑块数均增加，总平均斑块面积减少0.346 2 hm2；除荒山和辅助生地的斑块密度在减小，其他景观类型的斑块密度均增大，说明森林景观斑块出现不同程度破碎。森林景观总平均斑块面积减少的主要原因是随着广西北部湾经济区发展，城镇化发展进程加快，土地开发利用速度加快；国家建设高速铁路、地方修建高速公路和发展园区经济等项目，在经过或使用到乌家分场林地时，林地被征用。除荒山和辅助生产地外，森林景观斑块数增加的主要原因是乌家分场临近沿海，经营的林木常年遭受台风影响，经济效益不佳，为优化树种结构或提升林地价值，乌家分场近些年尝试发展特色经济树种、林下经济和园区经济等产业，人为活动干扰频率增加，景观斑块数增加。

2009—2019年，有林地、疏林地、无立木林地、荒山和苗圃地的面积减少，其他景观类型面积增加。有林地减少主要集中在乌家分场乌家工区、新工区等地段，主要原因为地方政府建设产业园、构建道路等使用林地；疏林地、无立木林地和荒山面积的减少主要是因为近些年加大资源培育力度，如开垦、植苗更新造林等；苗圃减少的主要原因是被地方政府征用，发展产业园区。乌家分场两个时期森林景观类型中，宜林地和未成林地的面积大幅增加，动态度分别为230.6%和170.9%，可能是因为修筑贮木场等辅助基础设施使非林地面积增加，成熟林采伐后新植苗造林或备耕造林使宜林地和未成林地面积增加。非林地面积持续增加，不利于森林资源保护，在今后森林经营方案编制中应科学合理规划非林地的使用面积，加强有林地的保护。

森林香农多样性指数和香农均匀度指数减小，景观优势度指数增大，说明各森林景观类型的比重差异性减小，各景观类型面积比重趋向均衡，虽然仍以有林地为主要景观类型，若各景观类型长期向均衡性转变，不利于森林资源的保护，偏离林场主职。在今后的生产中，除抚育措施外，应减少或禁止人为活动，加强对林地的保护，使破碎的斑块重新连接起来；通过多种方式完善对森林资源的监测，长期定期监测，掌握其动态变化，防止生态退化，为合理保护森林资源提供保障。